在巴西开发的酶鸡尾酒增强了第二代乙醇的生产

AgênciaFAPESP-巴西能源与材料研究中心(CNPEM)的研究人员对一种真菌进行了基因工程改造，以产生一种酶混合物，该酶将甘蔗垃圾(顶部和叶子)和甘蔗渣等生物质中的碳水化合物分解为可发酵的用于工业高效转化为生物燃料的糖。

低成本酶混合物的开发是生产第二代乙醇的主要挑战之一。

第二代生物燃料是由各种非食品生物质制成的，包括农业残留物，木片和废食用油。CNPEM研究小组的流程为优化利用甘蔗渣生产生物燃料铺平了道路。

里氏木霉属真菌是植物细胞壁降解酶最丰富的生产者之一，被广泛应用于生物技术行业。为了提高作为所述酶混合物的生物工厂的生产率，研究人员向RUT-C30(一种可公开获得的真菌菌株)引入了六种基因修饰。他们对该工艺申请了专利，并在《生物技术用于生物燃料》杂志上发表了一篇文章。

“对真菌进行了合理的修饰，以最大限度地提高这些具有生物技术意义的酶的产量。使用CRISPR / Cas9基因编辑技术，我们修饰了转录因子以调节与酶相关的基因的表达，删除了引起酶混合物稳定性问题的蛋白酶，并添加了真菌自然缺乏的重要酶。其结果是，我们能够使真菌产生大量从工农业废弃物，在巴西廉价和丰富的原料酶，”马里奥T.村上，CNPEM的Biorenewables实验室(LNBR)的科学主任，告诉通讯社FAPESP。

根据国家食品供应公司(CONAB)的数据，巴西每次收成加工的甘蔗约有6.33亿吨，每年产生7,000万吨的甘蔗垃圾(干重)。该废物未充分利用来生产燃料乙醇。

村上隆强调说，巴西几乎所有用于分解生物质的酶都是从一些外国生产商进口的，这些生产商将这项技术置于商业秘密保护之下。在这种情况下，进口的酶混合物可占生物燃料生产成本的50%。

他说：“在传统模式下，需要数十年的研究来开发具有竞争力的酶混合物生产平台。”“此外，鸡尾酒不能仅通过合成生物学技术从公开的菌株中获得，因为生产者使用了不同的方法来开发它们，例如适应性进化，将真菌暴露于化学试剂中以及诱导基因组突变以选择最有趣的表型。现在，由于有了先进的基因编辑工具，如CRISPR / Cas9，我们成功建立了一个竞争平台，并在两年半的时间内进行了一些合理的修改。”

CNPEM研究人员开发的生物过程每升产生80克酶，这是迄今为止从低成本的糖基原料中获得的里氏木霉最高的实验支持效价。这是以前科学文献报道的真菌浓度(每升37克)的两倍以上。

村上说：“这项研究的有趣之处在于，它不仅限于实验室。”“我们在半工业生产环境中测试了该生物工艺，并将其放大以用于中试工厂以评估其经济可行性。”

他补充说，尽管该平台是为从甘蔗渣中生产纤维素乙醇而定制的，但它可以分解其他种类的生物质，高级糖可以用于生产其他生物可再生能源，例如塑料和中间化学品。

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